Die grundlegende Radartheorie basiert auf dem Prinzip der Verwendung von Radiowellen zur Erkennung von Objekten und zur Bestimmung ihrer Reichweite, Geschwindigkeit, Richtung und anderer Eigenschaften. Es sendet kurze Impulse elektromagnetischer Strahlung (normalerweise im Mikrowellen- oder Hochfrequenzband) und empfängt Echos, die von Objekten im Weg des Radarstrahls reflektiert werden. Durch die Messung der Verzögerung zwischen dem Senden und Empfangen dieser Echos berechnen Radarsysteme die Entfernung zum Ziel (Reichweite). Darüber hinaus analysiert das Radar Frequenzänderungen (Doppler-Verschiebung) der reflektierten Wellen, um die relative Geschwindigkeit des Ziels zu bestimmen. Diese Grundprinzipien bilden die Grundlage der Radartechnologie, die für Anwendungen von der Flugsicherung und Wetterüberwachung bis hin zur militärischen Überwachung und Navigation von entscheidender Bedeutung ist.
Der Fokus des Radarkonzepts liegt auf der Nutzung elektromagnetischer Wellen zur Erkennung und Lokalisierung von Objekten in unterschiedlichen Entfernungen. Ein Radarsystem besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten: einem Sender zur Erzeugung von Radarimpulsen, einer Antenne zur Abstrahlung dieser Impulse in den Weltraum, einem Empfänger zur Erfassung reflektierter Echos und einer Signalverarbeitungselektronik zur Analyse der empfangenen Signale. Wenn ein Radarimpuls auf ein Objekt trifft, wird ein Teil der Energie zum Radarempfänger zurückreflektiert. Durch die Messung der Eigenschaften dieser reflektierten Signale wie Amplitude, Verzögerung und Frequenzverschiebung können Radarsysteme ein detailliertes Bild der Umgebung erstellen. Dieses Konzept liegt der Fähigkeit von Radar zugrunde, Ziele zu erkennen, ihre Bewegungen zu verfolgen und wertvolle Informationen für die Entscheidungsfindung in verschiedenen Bereichen bereitzustellen.
Ein Radar und seine Grundfunktion besteht in der Übertragung elektromagnetischer Wellen, meist Mikrowellen, von einer Radarantenne. Diese Wellen wandern durch die Atmosphäre, bis sie auf Objekte wie Flugzeuge, Schiffe oder Wetterphänomene treffen. Beim Auftreffen auf ein Objekt wird ein Teil der Radarwellen zur Radarantenne zurückreflektiert. Der Radarempfänger erkennt diese Echos und misst ihre Eigenschaften, einschließlich der Verzögerung zwischen Senden und Empfangen (die die Entfernung anzeigt), der Doppler-Verschiebung (die die Geschwindigkeit und Richtung anzeigt) und der Amplitude (die Informationen über die Größe des Ziels liefert). und die Zusammensetzung der Materialien des Ziels). Durch die Verarbeitung dieser Messungen bestimmen Radarsysteme den Standort, die Geschwindigkeit und andere Eigenschaften erkannter Ziele. Diese grundlegende Funktion ermöglicht es dem Radar, Aufgaben wie Flugsicherung, Überwachung, Kartierung und Fernerkundung mit hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit auszuführen.
Das grundlegende Radarlayout umfasst typischerweise eine Antenne, einen Sender, einen Empfänger und Signalverarbeitungskomponenten. Die Antenne sendet kontrolliert elektromagnetische Wellen aus und sendet Radarimpulse in den umgebenden Raum oder auf bestimmte Ziele. Diese Impulse wandern nach außen, bis sie auf Objekte treffen. Anschließend wird ein Teil der Energie zur Antenne zurückreflektiert. Der Empfänger erfasst diese Echos, die dann verstärkt und verarbeitet werden, um relevante Informationen über die Ziele zu extrahieren. Signalverarbeitungselektronik Analysiert empfangene Signale, um Parameter wie Entfernung, Geschwindigkeit und Richtung von Zielen zu berechnen, basierend auf den Prinzipien der Verzögerung und Doppler-Messung. Diese Anordnung bildet die Kernstruktur von Radarsystemen für verschiedene Anwendungen und gewährleistet eine effektive Erkennung und Charakterisierung von Objekten innerhalb der Reichweite des Radars.